T91/TP347H异种耐热钢焊接接头组织及性能研究

摘要

新型马氏体耐热钢T91是介于传统的2.25Cr-1Mo低合金耐热钢和奥氏体不锈钢之间的材料,具有高的抗氧化性、蠕变和持久强度.目前T91钢已经广泛应用于电力、能源、锅炉、压力容器、石油化工、核电等行业.在火力发电厂新机组建社和老机组改造过程中,T91主要用于锅炉受热面的次外圈,在最外圈则使用奥氏体钢TP347H,因而不可避免地存在大量的T91/TP347H异种耐热钢接头.该文对T91/TP347H不同热处理条件下的焊接接头进行了加速爆破试验,采用金相组织观察,显微硬度测试、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子探针等分析方法对接头的组织、性能等进行了综合的比较和研究.试验结果表明:T91/TP347H异种钢接头焊接时应采用小的焊接规范,选用Incone182镍基材料作为焊接材料,在热处理及未热处理条件下均能得到综合性能良好、组织稳定的焊接接头;焊前预热、焊后热处理条件下的接头硬度及性能在相当长的时效过程中处于相对稳定的状态,不预热、不热处理条件的接头经过时效,其硬度及性能也处于稳定状态;焊接热处理工艺对焊接接头T91侧熔合区的碳迁移没有明显影响,也没有发现有明显的失效迹象;焊前预热、焊后热处理及时效均会使T91侧热影响区中的过热区、正火区及不完全正火区的显微硬度值明显下降,不完全正火区成为接头中最薄弱的区域;焊前未预热及焊后未热处理条件下的T91/TP347H接头经管材爆破持久强度试验,外推620℃条件下,10万小时的高温持久强度为68.96MPa,满足使用要求.焊前不预热、焊后不热处理的焊接工艺简单实用并能够保证接头的使用性能,可以用于指导实际焊接施工.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1问题的提出及研究意义

1.2国内外的研究现状

1.2.1异种钢焊接技术的研究现状

1.2.2奥氏体/铁素体异种钢焊接接头的研究现状

1.2.3奥氏体/马氏体异种钢焊接接头的研究现状

1.3本文研究目标及内容

第二章试验材料及方法

2.1焊接材料

2.2焊接工艺

2.2.1焊前准备

2.2.2焊接工艺方案

2.2.3焊接线能量的控制

2.3试验方法及设备

2.3.1拉伸试验

2.3.2弯曲试验

2.3.3管材爆破持久强度试验

2.3.4显微硬度测定

2.3.5金相组织分析

2.3.6透射电镜

2.3.7扫描电镜

2.3.8合金元素含量分析

2.3.9短期组织性能推断长期组织性能

2.3.10试样编号

第三章T91/TP347H接头常温力学性能及组织

3.1常温力学性能

3.1.1拉伸试验结果及分析

3.1.2弯曲试验结果及分析

3.2金相组织分析

3.2.1 AW状态下未经时效接头的金相组织分析

3.2.2 PWHT状态下未经时效接头的金相组织分析

3.3显微硬度分析

3.4本章小结

第四章T91/TP347H焊接接头高温运行后的组织及性能

4.1金相组织

4.1.1 AW状态下时效106679小时接头的金相组织

4.1.2 PWHT状态下时效185767小时接头的金相组织

4.2显微硬度

4.3微观组织及碳化物分布

4.3.1焊前未预热、焊后未热处理接头的微观组织及碳化物分布

4.3.2焊前预热、焊后热处理接头的微观组织及碳化物分布

4.4焊接热处理工艺对T91/TP347H接头组织及性能的影响

4.4.1对金相组织的影响

4.4.2对显微硬度的影响

4.4.3对微观组织及碳化物分布的影响

4.4.4对熔合区碳迁移的影响

4.5本章小结

第五章未预热、未热处理条件下T91/TP347H接头持久强度

5.1焊接工艺

5.2管材爆破持久强度试验结果

5.3高温持久强度的外推计算

第六章结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢